金属酸化物/貴金属ナノ粒子系における触媒活性点および劣化現象の解明

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K21073
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分26:材料工学およびその関連分野
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 石川 亮 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (20734156)
• 研究期間 (年度): 2020-07-30 – 2023-03-31
• キーワード: 貴金属ナノ触媒 / 原子分解能電子顕微鏡法

研究成果の概要

還元雰囲気下での触媒劣化機構を明らかにするため，原子レベルで平坦かつ清浄なTiO2 (110)基板にPtナノ粒子を真空蒸着した．還元雰囲気である電子顕微鏡中において加熱することにより，Ptナノ粒子の成長に加え，Pt-Tiナノ粒子の形成およびPt-Tiナノ粒子がTiO2 (110)基板に侵入することが明らかとなった．加熱によりPtナノ粒子の表面がTiOxにより被覆されることが報告されているが，EELSを行ったところ，酸化物被覆は確認されなかった．以上のことより，触媒劣化はPt-Tiの合金化に伴う界面接合状態の変化およびTiO2 (110)基板への侵入による活性点の被覆であることが明らかとなった．

自由記述の分野

材料工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

弱い還元雰囲気（高真空）ではあるものの，加熱によりPtナノ粒子の挙動を原子レベルで初めて明らかにした．また，ナノ粒子の合金化や基板への侵入は直接観察による報告例はなく，学術的にも重要な結果である．得られた結果を基礎として，合金化や基板への侵入を抑制した系を考えることにより，新たな触媒設計が可能となり，社会的貢献が期待される．